Segni di vita rilevabili in un singolo granello di ghiaccio emesso da lune extraterrestri, mostra una configurazione sperimentale

22 Marzo 2024

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dall'Università di Washington

Gli oceani ghiacciati di alcune delle lune che orbitano attorno a Saturno e a Giove sono i primi candidati nella ricerca di vita extraterrestre. Un nuovo studio condotto in laboratorio dalla University of Washington a Seattle e dalla Freie Universität Berlin mostra che i singoli granelli di ghiaccio espulsi da questi corpi planetari potrebbero contenere abbastanza materiale affinché gli strumenti diretti lì in autunno rilevino segni di vita, se tale vita esiste.

'Per la prima volta abbiamo dimostrato che anche una piccolissima frazione di materiale cellulare potrebbe essere identificata da uno spettrometro di massa a bordo di una navicella spaziale,' ha detto l'autore principale Fabian Klenner, un ricercatore post-dottorato in Scienze della Terra e dello spazio presso l’UW. 'I nostri risultati ci danno maggiore fiducia che utilizzando i prossimi strumenti, saremo in grado di rilevare forme di vita simili a quelle sulla Terra, che crediamo sempre più possano essere presenti su lune con oceani.'

Lo studio in accesso aperto è stato pubblicato su Science Advances. Altri autori del team internazionale provengono da The Open University nel Regno Unito; dal Jet Propulsion Laboratory della NASA; dall'Università del Colorado, Boulder; e dall'Università di Leipzig.

La missione Cassini, che si è conclusa nel 2017, ha scoperto crepe parallele vicino al polo sud della luna di Saturno, Encelado. Da queste crepe emanano piume contenenti gas e granelli di ghiaccio. La missione Europa Clipper della NASA, prevista per il lancio in ottobre, porterà più strumenti per esplorare in modo ancora più dettagliato una luna ghiacciata di Giove, Europa.

Per prepararsi a quella missione, i ricercatori stanno studiando cosa potrebbero trovare questa nuova generazione di strumenti. È tecnicamente proibitivo simulare direttamente granelli di ghiaccio che volano nello spazio a 4-6 chilometri al secondo per colpire uno strumento di osservazione, come sarà la velocità effettiva di collisione.

Invece, gli autori hanno usato un sistema sperimentale che invia un sottile fascio d'acqua in un vuoto, dove si disintegra in gocce. Hanno poi usato un raggio laser per eccitare le gocce e l'analisi spettrale di massa per simulare ciò che gli strumenti sulla sonda spaziale rileveranno.

I risultati appena pubblicati mostrano che gli strumenti destinati a futuri missioni, come l'analizzatore di polveri superficiali a bordo di Europa Clipper, possono rilevare materiale cellulare in uno su centinaia di migliaia di granelli di ghiaccio.

Lo studio si è concentrato su Sphingopyxis alaskensis, un comune batterio nelle acque al largo dell'Alaska. Mentre molti studi utilizzano il batterio Escherichia coli come organismo modello, questo organismo monocellulare è molto più piccolo, vive in ambienti freddi e può sopravvivere con pochi nutrienti. Tutte queste cose lo rendono un candidato migliore per la vita potenziale sulle lune ghiacciate di Saturno o Giove.

'Sono estremamente piccoli, quindi in teoria sono in grado di adattarsi ai granelli di ghiaccio che vengono emessi da un mondo oceanico come Encelado o Europa,' ha detto Klenner.

I risultati mostrano che gli strumenti possono rilevare questo batterio, o parti di esso, in un singolo granello di ghiaccio. Molecole diverse finiscono in granelli di ghiaccio diversi. La nuova ricerca mostra che analizzare singoli granelli di ghiaccio, dove il biomateriale può essere concentrato, ha più successo che mediare su un campione più grande contenente miliardi di granelli individuali.

Uno studio recente condotto dagli stessi ricercatori ha mostrato l'evidenza di fosfato su Encelado. Questo corpo planetario sembra ora contenere energia, acqua, fosfato, altri sali e materiale organico a base di carbonio, rendendolo sempre più probabile che possa sostenere forme di vita simili a quelle trovate sulla Terra.

Gli autori ipotizzano che se le cellule batteriche sono racchiuse in una membrana lipidica, come quelle sulla Terra, allora formerebbero anche una pellicola sulla superficie dell'oceano. Sulla Terra, la schiuma oceanica è una parte chiave della spruzzata di mare che contribuisce all'odore dell'oceano. Su una luna ghiacciata dove l'oceano è collegato alla superficie (ad es. attraverso crepe nel guscio di ghiaccio), il vuoto dello spazio farebbe bollire questo oceano sotterraneo. Le bolle di gas salgono attraverso l'oceano e scoppiano in superficie, dove il materiale cellulare viene incorporato nei granelli di ghiaccio all'interno della piuma.

'Qui descriviamo uno scenario plausibile su come le cellule batteriche possano, in teoria, essere incorporate in materiale ghiacciato che si forma da acqua liquida su Encelado o Europa e poi viene emesso nello spazio,' ha detto Klenner.

L'analizzatore di polveri superficiali a bordo di Europa Clipper sarà più potente degli strumenti utilizzati nelle missioni passate. Questi e futuri strumenti saranno anche per la prima volta in grado di rilevare ioni con cariche negative, rendendoli più adatti a rilevare acidi grassi e lipidi.

'For me, it is even more exciting to look for lipids, or for fatty acids, than to look for building blocks of DNA, and the reason is because fatty acids appear to be more stable,' Klenner said.

'With suitable instrumentation, such as the SUrface Dust Analyzer on NASA's Europa Clipper space probe, it might be easier than we thought to find life, or traces of it, on icy moons,' said senior author Frank Postberg, a professor of planetary sciences at the Freie Universität Berlin.

'If life is present there, of course, and cares to be enclosed in ice grains originating from an environment such as a subsurface water reservoir.'

Journal information: Science Advances , Nature

Provided by University of Washington